上海 200000
摘要：电动压下电气元件设备的动作是由机械本体和控制系统来协作完成的。控制系统的初始信号多数来源于电气元件的滑键。无论是接近开关、位移传感器、极限开关、光电开关及各类检测仪都有其自己的安装方式,而安装位置则是由设计人员在设计过程中根据设备的结构特点、检测元件的使用要求、安装要求、现场环境等因素综合考虑后进行布置,力求布置合理、安全可靠、检修方便。若设计不合理,则会造成设备动作失误,损坏设备,影响整个机组的正常运行,更有甚者会造成安全事故。因此就某轧线电动压下的电气元件布置进行优化。
关键词：电动压机械；电气元件；布置设计
引言
电气元件在工作中是非常容易受到各种因素干扰的，严重者会导致系统出现失灵的现象，造成指令系统无法正常开展工作。因此，对电气元件的工作特点及防护途径进行分析，对可能存在的问题进行提前预知，对降低风险隐患、保证电气元件的稳定运行等具有非常重要的意义。
1.电动压下电气元件布置工作特点
1.1会受到更强烈的电磁干扰
机械是由多个电气元件组合而成的，比如电磁阀、电动发电机、收音机、SPG系统等，这些电控的电气元件组合在仪器十分容易出现强烈的电磁干扰现象，频率范围变宽，严重的会导致出现缸喷的现象。
1.2工作环境相对恶劣
机械环境变化是比较明显的，尤其是发动机的温度变化更加明显，比如在冬季时启动前后会有几十度的温差。而机械是钢铁材质的，具有热胀冷缩的性能，这种严重的温差情况，会造成电气元件的稳定性降低，出现比较严重的温漂现象。同时，电气元件还会受到温度的影响，比如在雨雪天气和大雾天气，过水，会导致湿度增大，影响到电气元件的使用性能，导致电气元件出现老化、腐蚀等问题，进而影响测量的精准性问题。
1.3低电压产生的不良影响
应用的蓄电池属于低电压，在具体的执行过程中会遇到瞬间电流增大的现象，自身阻值较小。但是部分元器件本身阻值较大，所需电流较小，两者之间形成了明显的差异。这就会导致电路中的电流出现明显的变化，电阻也会随之变化，从而导致系统出现以下问题：
1）电路虚连的问题。部分电气元件在出现问题后不容易发现故障代码，进而给故障检修工作带来了很大的困扰。
2）线圈熔化与起火现象。电气元件中流过电流过大时，在特殊的环境下线圈就会出现熔化和起火的现象。
2.电动压下电气元件布置问题描述
某轧线轧机电动压下电气元件布置如图1所示，在已投产热轧机组轧线设备上这是比较多见的电气元件布置型式，整个机构由电气元件保护罩、滑键杆、接近开关、传感器、端盖、电线出口架、压下螺丝保护罩、压下螺丝等组成。滑键杆以间隙配合型式安装在压下螺丝保护罩顶面，当压下丝杆运动到高位时，带动滑键杆向上运动,滑键杆随着压下丝杆运动到最高位时,触发接近开关,用作压下丝杆最高极限位保护。电气元件保护罩安装在压下螺丝保护罩顶面,接近开关和位移传感器安装在压下螺丝保护罩顶部，被封闭在电气元件保护罩内部，电气元件保护罩顶部用端盖封闭。端盖用于在设备安装时卸下，便于安装位移传感器和接近开关,安装完成后回装,设备维修时再次拆卸端盖及回装。根据钢厂信息反馈，在实际生产应用中，主要存在以下几点问题:
(1)电气元件(传感器和接近开关)和滑键杆的安装、检修都在电气元件保护罩内进行，而电气元件保护罩内部空间狭小，操作不方便,且每次检修都必须拆卸和回装端盖，检修时间长，工作量大。
(2)接近开关的滑键杆在滑道内滑动，当压下螺丝上升过程中顶到滑键杆后，滑键杆在滑道内上升，在最高位进入接近开关滑键范围，发出信号，当压下螺丝下降时，滑键杆因自重下降回位。在实际生产过程中,压下螺丝上升为机械驱动,力量非常大，滑键杆在上升时如果在滑道存在卡阻,立刻会被顶死，造成变形。而一旦变形就会失效,需要更换。(3)传感器和接近开关电缆经电气元件保护罩穿出，不便于排线。穿出后加保护管，为了确保保护罩的密封性，电缆开孔时一般根据电缆直径大小尽可能减小开孔直径,导致电缆安装后极其容易被孔磨断，电缆损坏率高，电缆损坏,影响电气设备控制。
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图1 某轧线轧机电动压下的电气元件布置图
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图2 优化方案示意图
3.电动压下电气元件布置设计优化方案
根据反馈信息，制定如下设计优化方案。经多个实际应用，电动压下电气元件故障率大大减少。根据图2所示，优化后,整个机构由传感器保护罩、感应架、接近开关、传感器、端盖、接近开关安装板、压下螺丝保护罩、压下螺丝等组成。与设计优化前相比，优化后技术方案主要有以下优点：
(1)电气元件布置在压下螺丝保护罩外侧。通过接近开关安装板，接近开关固定在压下螺丝保护罩外侧,传感器安装在压下螺丝保护罩顶部,并设置与其外形尺寸匹配的保护罩。采用电气元件外置后,不需拆卸其他零部件，就可以进行电气元件的安装、调试、检修，不受空间限制，操作方便，日常检修效率提高。
(2)取消原来的滑键杆及相关件，从而去除了机构中唯一一个滑动副,设备结构得以简化；消除了因工作环境引起的滑键杆卡阻事故,降低了设备故障率。在压下螺丝顶部增加感应架，用于触发接近开关,动作更加稳定可靠。
(3)接近开关外侧布置和传感器外侧布置便于电缆布线和点检人员检查传感器。
4.结论
(1)电气元件的相关件动作要求简单可靠。本例中原设计由滑键杆、滑道等零部件组成,机构复杂，零部件加工工作量大。整改后采用接近开关安装板，滑键副相关零部件则用焊接结构件感应架替代,大大简化了设备结构、减少了设备加工工作量。
(2)打破常规思维。保护罩的形式是通用的一种保护形式,常用的设计中认为密封空间是一种很好的保护方式,对于电气元件的保护也很常用。但是同时还需考虑维修空间，便于提高设备在实际生产运行中的工作效率。此例中，整改方案则改变封闭式为开放式，充分利用压下螺丝保护罩自身的结构,直接将接近开关安装在压下螺丝保护罩上，将端盖布置在接近开关正上方，从而起到保护接近开关的作用，这种方式完全不存在空间受限的问题。
(3)简化设计模式。实际上电气元件都带有保护套管，只要适当的采用管夹固定，并确定电缆的合理走向，完全可以满足要求。
(4)结构设计优化后,降低了压下电气元件设备故障率,减少了设备维修时间，提高生产效率，增加机组年产量,还降低了机组日常维护人员工作强度,达到了设计优化改造的预期效果。
(5)设计人员需要对产品进行全生命周期的统计分析，从而达到产品的不断完善和优化，并以此促进设计人员设计水平的提高。
参考文献
[1]电子元器件：电子产业催化持续升级[J].股市动态分析，2017(14)：48.
[2]汪家海.浅谈发动机电控系统维修与故障排除[J].化工管理，2018(34)：131.
作者简介
叶金水，男，1983.5月，汉，籍贯：浙江省江山市，专科，职称:工程师，研究方向:机电专业，电子（电气）元器件方面.